Каваниши, Япон, 2022 оны 11-р сарын 15 /PRNewswire/ — Хүн амын огцом өсөлтийн улмаас дэлхий даяар уур амьсгалын өөрчлөлт, байгалийн нөөцийн хомсдол, төрөл зүйлийн устаж үгүй ​​болох, хуванцар бохирдол, ой модыг устгах зэрэг байгаль орчны асуудлууд улам бүр хурцдаж байна.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нь хүлэмжийн хий бөгөөд уур амьсгалын өөрчлөлтийн гол шалтгаануудын нэг юм. Үүнтэй холбогдуулан "хиймэл фотосинтез (CO2 фоторедукц)" гэгддэг процесс нь ургамал шиг CO2, ус, нарны эрчим хүчнээс түлш болон химийн бодисын органик түүхий эдийг гаргаж авах боломжтой. Үүний зэрэгцээ CO2-ийг эрчим хүч, химийн нөөц үйлдвэрлэх түүхий эд болгон ашигладаг тул CO2-ийн ялгарлыг бууруулдаг. Тиймээс хиймэл фотосинтезийг хамгийн сүүлийн үеийн ногоон технологийн нэг гэж үздэг.
MOFs (Металл Органик Хүрээ) нь органик бус металлын бөөгнөрөл болон органик холбогчоос бүрдсэн хэт нүх сүвтэй материал юм. Тэдгээрийг нанометрийн хүрээнд молекулын түвшинд хянаж болох бөгөөд гадаргуугийн талбай ихтэй байдаг. Эдгээр шинж чанаруудын ачаар MOFs-ийг хий хадгалах, ялгах, металлын адсорбци, катализ, эм хүргэх, ус цэвэршүүлэх, мэдрэгч, электрод, шүүлтүүр гэх мэтт ашиглаж болно. Саяхан MOFs нь CO2-ийг фоторедукцлах буюу хиймэл фотосинтез хийх боломжтой CO2-ийг барих чадвартай болох нь тогтоогдсон.
Нөгөөтэйгүүр, квант цэгүүд нь оптик шинж чанар нь квант хими ба квант механикийн дүрмүүдэд нийцдэг хэт нимгэн материал (0.5–9 нм) юм. Квант цэг бүр хэдхэн эсвэл хэдэн мянган атом эсвэл молекулаас бүрддэг тул тэдгээрийг "хиймэл атом эсвэл хиймэл молекул" гэж нэрлэдэг. Энэ хэмжээний хүрээнд электронуудын энергийн түвшин тасралтгүй байхаа больж, квант хязгаарлалтын нөлөө гэгддэг физик үзэгдлийн улмаас тусгаарлагддаг. Энэ тохиолдолд ялгарч буй гэрлийн долгионы урт нь квант цэгүүдийн хэмжээнээс хамаарна. Эдгээр квант цэгүүдийг өндөр гэрлийн шингээлтийн багтаамж, олон өдөөлт үүсгэх чадвар, том гадаргуугийн талбай зэргээс шалтгаалан хиймэл фотосинтезд ашиглаж болно.
Ногоон Шинжлэх Ухааны Холбооны хүрээнд MOF болон квант цэгүүдийг хоёуланг нь нэгтгэсэн. Өмнө нь тэд хиймэл фотосинтезийн тусгай катализатор болгон шоргоолжны хүчил үйлдвэрлэхэд MOF квант цэгийн нийлмэл материалыг амжилттай ашиглаж байсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр катализаторууд нь нунтаг хэлбэртэй байдаг бөгөөд эдгээр катализаторын нунтагыг процесс бүрт шүүх замаар цуглуулах шаардлагатай байдаг. Тиймээс эдгээр процессууд тасралтгүй явагддаггүй тул практик үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашиглахад хэцүү байдаг.
Үүний хариуд Green Science Alliance Co., Ltd компанийн ноён Тецуро Кажино, ноён Хирохиса Ивабаяши, доктор Рёхэй Мори нар өөрсдийн технологийг ашиглан эдгээр тусгай хиймэл фотосинтезийн катализаторуудыг хямд үнэтэй нэхмэл хуудсан дээр хөдөлгөөнгүй болгож, практик үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд тасралтгүй ажиллах боломжтой шоргоолжны хүчил үйлдвэрлэх шинэ процессыг боловсруулсан. Хиймэл фотосинтезийн урвал дууссаны дараа шоргоолжны хүчил агуулсан усыг гаргаж аваад, хиймэл фотосинтезийг тасралтгүй үргэлжлүүлэхийн тулд саванд шинэ цэвэр ус нэмж болно.
Шохойн хүчил нь устөрөгчийн түлшийг орлож чадна. Дэлхий даяар устөрөгчийн нийгэм тархахаас сэргийлж буй гол шалтгаануудын нэг нь устөрөгч нь орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг атом тул хадгалахад хэцүү бөгөөд өндөр битүүмжлэлтэй устөрөгчийн сав үйлдвэрлэх нь маш үнэтэй байх болно. Үүнээс гадна, устөрөгчийн хий нь тэсрэх аюултай бөгөөд аюулгүй байдалд аюул учруулж болзошгүй. Шохойн хүчил нь шингэн тул түлш болгон хадгалахад илүү хялбар байдаг. Шаардлагатай бол шохойн хүчлийг устөрөгчийн үйлдвэрлэлийг газар дээр нь хурдасгахад ашиглаж болно. Үүнээс гадна, шохойн хүчлийг янз бүрийн химийн бодисын түүхий эд болгон ашиглаж болно.
Хиймэл фотосинтезийн үр ашиг бага хэвээр байгаа ч Ногоон Шинжлэх Ухааны Холбоо хиймэл фотосинтезийн практик хэрэглээг бий болгохын тулд үр ашгийг дээшлүүлэхийн төлөө тэмцсээр байх болно.